氢能源产业链

氢产业链：上游供给充分，中游制造实力期待突破
制氢：三种路线并举，化石能源制氢向可再生能源过渡。
天然气制氢受制于原料资源，在我国尚未大规模发展。天然气制氢技术中，国外采取 的主流方法为蒸汽重整制氢。天然气作为原料占制氢成本比重达 70%以上，因此天然 气价格是决定此技术路线下制氢价格的重要因素。天然气制氢平均成本高于煤气化制 氢，再加上中国“富煤、缺油、少气”的资源禀赋特点，仅有少数地区可以探索开展。
煤气化制氢流程简图
神华煤制油项目天然气制氢
工业副产提纯制氢
工业废气等副产供给充足，为氢能发展拓宽来源。工业副产提纯制氢包括焦炉 煤气中氢的回收利用、甲醇及合成氨工业、丙烷脱氢（PDH）项目制氢、氯碱厂 回收副产氢制氢等。 对工业副产中的氢进行提纯，不仅可以提高资源利用效率， 实现经济效益，又能起到降低污染、改善环境的效果。中国作为世界上最大的 焦炭生产国，生产焦炭产生的焦炉煤气约 350-450 立方米/吨，而焦炉煤气中 氢气含量达 54%-59%，利用变压吸附（PSA）技术可以制取高纯度氢。焦炉煤气 制氢成本较低，目前为 11 元/千克左右。中国烧碱年产量基本在 3,000 万3,500 万吨之间，其产生的副产氢气 75-87.5 万吨约有 40%能剩余，合计约 28-34 万吨。甲醇及合成氨工业、PDH 项目的合成气含氢量达 60%-95%，通过 纯化技术可制取满足燃料电池应用的氢气。
以成本最低的煤气化制氢技术为例，每小时产能 54 万方合成气的装置，在原料煤 （6000 大卡，含碳量 80%以上）价格 600 元/吨的情况下，制氢成本约 8.85 元/千 克。结合尚处在探索示范阶段的碳补集与封存（CCS）技术以控制化石能源重整制氢的 碳排放，按照煤制氢路线单位氢气生成二氧化碳的平均比例计算，增加 CCS后以上设 定条件下的没制氢成本约为 15.85 元/千克。今后，随着国内 CCS 技术的进一步开发， 煤制氢此方面成本将下降。
可再生能源制氢技术路线目前主要是电解水制氢，电解水制氢技术主要有：碱 性水电解槽（AE）技术，最为成熟，国内单台最大产气量为 1,000 立方米/小 时；质子交换膜水电解槽（PEM）技术能效较高，国内单台最大产气量为 50 立 方米/小时；固体氧化物水电解槽（SOE）采用水蒸气点解，能效最高，但尚处 于实验阶段。
中国目前的甲醇产能约为 8,351 万吨/年，甲醇驰放气含氢气数十亿立方米； 合成氨产能约 1.5 亿吨/年，合成氨驰放气可回收氢气约 100 万吨/年。中国 PDH 项目目前副产含氢量约 37 万吨/年。
中国氢气供给结构预测（%）
可再生能源制氢
引领制氢行业未来方向，除电解水技术外其他处于起步阶段。
可再生能源制氢
供电结构转变与政策支持促进可再生能源制氢发挥效率、环保双重效能。
未来，可再生能源制氢具有巨大的发展潜力。国家发展和改革委员会与国家能 源局先后发文，支持高效利用廉价且丰富的可再生能源制氢。四川、广东等地 对电解水制氢给予政策支持，将其最高电价分别限定为 0.3 元/千瓦时和 0.26 元/千瓦时。伴随技术发展、规wenku.baidu.com化效应，都会使此技术路线成本下降。
氢产业链：上游供给充分，中游制造实力期待突破
制氢：三种路线并举，化石能源制氢向可再生能源过渡。
化石能源重整制氢：煤制氢技术成熟，价格相对较低，是目前主要的化石能源重整制 氢方式。煤制氢通过气化技术将煤炭转化为合成气，经过水煤气变换分离处理来提取 高纯度的氢气。煤制氢技术路线可以大规模稳定制氢，成熟高效。原料煤作为最主要 的消耗原料，约占煤制氢总成本的 50%。
三种制氢方式优缺点
典型制氢工艺中各类能源转换效率及碳排放
储氢
氢的储存要求安全、高效、低成本、便捷，主要技术指标有容量、加注便捷性、耐久 性等。 当前，氢的储存主要由气态储氢、液态储氢和固体储氢三种形式。高压气态储 氢是最广泛的应用形式，低温液态储氢主要在航天等领域得到应用，有机液态储氢和 固态储氢尚处于示范阶段。
可再生能源制氢
电解水制氢目前成本高，且火电占比高的供电环境下环保效果低下。
电解水制氢成本主要来源于固定资产投资、电和固定生产运维这四项开支，其 中电价高是造成电解水成本高的主要原因，电价占其总成本的 70%以上。采用 市电生产，制氢成本高达 30-40 元/千克。利用“谷电”电价，低于 0.3 元/ 千瓦时，电解水制氢成本接近传统石化能源制氢。且在火电占比较高的供电环 境下，按中国电力平均碳强度计算，电解水制氢 1 千克的碳排放高达 35.84 千克，是化石能源重整制氢单位碳排放的 3-4 倍。若使用富余的可再生能源电 力 (水电、风电、太阳能等)的边际成本较低，制取氢气的成本会更加低廉，同 时也能实现 可持续，并将二氧化碳排放量大幅降低。
高压气态储氢占比最高，技术成熟，成本有望迅速下降。高压气态储氢是现阶段的主 要储氢方式，其容器结构简单、充放氢速度快，分为高压氢瓶和高压容器两大类。最 为成熟且成本较低的技术是钢制氢瓶和钢制压力容器。20MPa 钢制氢瓶已经在工业中 广泛应用，且与 45MPa 钢制氢瓶、98MPa 钢带缠绕式压力容器组合应用于加氢站。碳 纤维缠绕高压氢瓶为车载储氢提供了方案。目前 70MPa 碳纤维缠绕 IV 型瓶已是国外 燃料电池乘用车车载储氢的主流技术，我国燃料电池商用车载储氢方式以 35MPa 碳纤 维缠绕 III 型瓶为主，70MPa 碳纤维缠绕 III 型瓶也已少量用于我国燃料电池乘用 车中。接近全球领先水平。 70Mpa 的储氢罐的制备现在是我国高压气态储氢面临的主要难题，125kg 的储氢系统 价格上万元，若能实现技术突破实现量产，其成本将迅速下降。
氢能源产业链
——2020年02月24日
氢产业链：上游供给充分，中游制造实力期待突破
制氢：三种路线并举，化石能源制氢向可再生能源过渡。
我国的制氢工业以引进技术为主，技术相对成熟，与发达国家的差距不大。当前，氢 的制取技术主要有三种比较成熟的路线：一是以煤炭、石油、天然气为代表的化石能 源重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产提纯制氢；三 是以电解水制氢为代表的可再生能源制氢。其他技术路线，如生物质直接制氢和光解 水制氢等目前产收率较低，仍处于实验和开发阶段，尚未达到规模制氢要求。